Geofisika adalah ilmu yang mengunakan metode fisika untuk mempelajari bumi (isi dan lingkungan bumi serta interaksinya, baik kondisi statik dan dinamikanya). Salah satu metode fisika yang dipakai geofisika sebagai dasar untuk mempelajari struktur bawah permukaan bumi dan penerapannya, besaran fisisnya yang diukur dan sumber penyebab anomalinya, seperti metodegetaran/gelombang elastik yang dikenal dengan metode seismik, gravitasi, resistivity, magnetik, elektromagnetik, panas, dan radioaktivitas. Yang dimaksud dengan struktur bawah permukaan bumi meliputi sistem perlapisan bumi sampai dengan kedalaman kurang dari 10 km yang banyak mengandung sumberdaya alam, seperti minyak dan gas bumi, bahan-bahan tambang baik yang dangkal maupun dalam. Sedangkan struktur bumi dengan kedalaman lebih besar dari 10 km atau bahkan sampai dengan inti bumi yang panas dan dinamis merupakan penyebab gerakan-gerakan kulit bumi. Gerakan tersebut bahkan mampu sampai menggoyangkan kulit bumi dengan kuat sebagai gempa bumi dan menimbulkan aktivitas bencana gunung api, tsunami, tanah longsor dan lain sebagainya yang sangat mempengaruhi pola lingkungan hidup di dunia. Dalam mempelajari struktur bawah permukaan bumi, geofisika mempunyai tahapan-tahapan sistematik ilmiah yang meliputi:A. Rancangan SurveiRancangan survei adalah perencanaan sistematis semua aktivitas, sasaran, alat-alat utama dan alat bantu yang akan digunakan lengkap dengan spesifikasinya, jadwal, kebutuhan logistik yang sesuai dengan lapangan daerah survei, pembiayaan dan sebagainya yang berkaitan dengan aspek keamanan, keselamatan, kesehatan, keberhasilan survey dan jaminan mutu proses dan hasilnya.B. Pengumpulan DataPengumpulan data adalah pengukuran besaran-besaran fisika di lapangan yang jenis, akurasi, dan keluarannya sesuai dengan rancangan sasaran dan spesifikasi semula. Data tersebut diukur pada titik ukur yang posisinya harus ditentukan juga dengan akurat dengan menggunakan alat ukur posisi yang presisi, dengan menggunakan Global Positioning System (GPS). Karena pada umumnya data geofisika juga merupakan fungsi waktu, maka pengukuran waktu saat mengukur juga harus direkam secara akurat, dan kadang-kadang malah harus disinkronisasi secara presisi dengan waktu universal (Universal Time, UT) C. Pengolahan DataPengolahan data yaitu koreksi data dari pengaruh gangguan (noise) yang terjadi selama proses pengukuran, memperkuat signal to noise ratio, penampilan data dalam table, grafik, peta kontur, visualisasi tiga dimensi, dan proses lanjut yang sesuai dengan rancangan sasaran dan spesifikasi serta ilmu dan teknologi mutakhir pada saat itu. Noise sistematis dapat berasal dari dari pengaruh benda-benda langit terutama dari matahari dan bulan; pengaruh rotasi bumi; pengaruh bentuk buminyata dengan pegunungan yang tinggi dan palung laut yang dalam beserta variasi morfologi di antaranya; demikian juga pengaruh posisi dangeometri konfigurasi pengukuran yang dipergunakan; bahkan pengaruh struktur dan dinamika internal global dari bumi itu sendiri juga harus diperhatikan. Proses pembersihan noise sistematik ini dapat dilakukan dengan menapisnya dalam kawasan ruang dan waktu bagi gejala unum geofisika yang periodik dalam ruang dan waktu; mengurangkan pengaruh global yang sifatnya bervariasi secara tak-periodik terhadap ruang dan waktu; dan sering diperoleh noise yang sangat komplek sehingga harus dilaksanakan penapisan yang bersifat adaptif setelah dikaji polanya.D. Interpretasi dan PemodelanInterpretasi dan pemodelan struktur bawah permukaan bumi merupakan proses penghitungan balik atau penyelesaian inversi atau pembuatan model-model alternatif yang paling mungkin dengan penjelasan kualitatif dan kuantitatif, misalnya seperti posisi, kedalaman, dimensi, bentuk, dan parameter fisis yang terkandung serta dinamika sumber model anomali. Sesuai dengan sifat data geofisika yang dinamis sebagai fungsi waktu, kadang-kadang juga harus ditampilkan gambar tiga dimensi yang berubah terhadap waktu yang saat ini lebih dikenal dengan empat dimensi (4D). Pemodelan, pada umumnya dilakukan secara matematis dan melibatkan persamaan diferensial yang linier maupun yang non linier sesuai dengan tingkat kecanggihan masalah dan penyelesaiannya, oleh karena itu tidak jarang pemodelan juga dilakukan secara fisis.Geolistrik merupakan alat yang dapat diterapkan untuk beberapa metode geofisika, di mana prinsip kerja metode tersebutadalah mempelajari aliran listrik di dalam bawah permukaan bumi dan cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus, dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus kedalam bumi (buatan). Metode geofisika tersebut di antaranya adalah metode potensial diri, metode arus telurik,magnetotelurik, elektromagnetik, IP(Induced Polarization), dan resistivitas (tahanan jenis). Dari sekian banyak metode geofisika yang diterapkan dalam geolistrik, metode tahanan jenisadalah metode yang paling sering di gunakan. Metode ini pada prinsipnya bekerja dengan menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi melalui dua elektroda arus sehingga menimbulkan beda potensial. Dan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda dapatdigunakan untuk menurunkan variasi harga tahananjenis lapisan dibawah titik ukur (sounding point). Arus yang dialirkan di dalam tanah dapat berupa arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC) berfrekuensi rendah. Metode ini lebih efektif dan cocok digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untukeksplorasi minyak tetapi lebih banyak di gunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman basement (batuan dasar), pencarian reservoir (tandon) air, dan eksplorasi geothermal (panas bumi). Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda arus dan potensialnya, dikenal beberapajenis metode geolistrik tahanan jenis, antara lain metode Schlumberger, metode Wenner dan metodeDipole Sounding.Geolistrik yang biasa juga disebut dengan resistivity memanfaatkan medan listrik, prinsipnya adalah 4 buah elektroda yang di pasang sejajar dengan 2 buah elektoda potensial berada dibagian dalam dan 2 buah elektroda arus yang dipasang diluar, posisi elektoda tergantung dari konfigurasi yang kita gunakan, ada beberapa jenis konfigurasi diantaranya adalah wenner, schlumberger, dipole-dipole, pole-dipole, dan lain-lain. Dengan injeksi arus yang diberikan oleh elektoda arus tersebut maka akan menimbulkan beda potensial dari kedua elektroda potensial yang dipasang dibagian dalam, nah beda potensial yang terukur tersebut dibagi dengan besaran kuat arus yang diinjeksikan ke dalam bumi kemudian dikalikan dengan factor geometri dari hasil inilah muncul nilai resistivitas semu yang selanjutnya diolah lagi dengan menggunakan perangkat lunak (Res2Dinv). Saat ini telah berkembang geolistrik dengan multichanel, salah satunya adalah ARES (Automatic Resistivity System) buatan Republik Ceko yang mempunyai kuat arus hingga 2A, power hingga 300 W, voltase 10 550 V. alat ini juga memungkinkan untuk pengambilan data 2D/3D. alat ini juga cukup ringan untuk dibawah ke lapangan, bisa dimasukkan ke dalam tas (berat 3.5 kg, dimensi 13 x 17 x 39 cm). dengan multichannel maka waktu yang diperlukan untuk pengambilan data dilapangan lebih cepat.

Penampang 2D Resistivitas Bawah Permukaanadalah penampang 2D (2 dimensi) resistivitas bawah permukaan yang dapat memberikan gambaran bawah permukaan. Ini merupakan hasil inversi dengan menggunakan perangkat lunak res2dinv, berdasarkan hasil inversi tersebut maka dapat diprediksi mineral yang terkandung di bawah permukaan sehingga memungkinkan untuk melakukan rekomendasi titik bor yang lebih potensial sehingga biaya yang dikeluarkan dalam tahapan eksplorasi dapat diminimalisir dan juga memberikan hasil yang lebih optimum.

Penampang 3D Resistivitas Bawah PermukaanSeiring dengan perkembangan teknologi dan semakin meningkatnya kebutuhan akan energi maka para peneliti tidak henti-hentinya untuk selalu berkarya/mengembangkan metode-metode yang telah ada guna memenuhi kebutuhan akan energi tersebut, salah satu metode yang telah dikembangkan saat ini adalah dengan metode 3D (3 dimensi), dengan metode tersebut maka akan lebih memberikan pengambaran geologi bawah permukaan yang lebih jelas, di samping itu dengan menggunakan metode ini maka kedalaman tiap lapisan dapat diketahui sehingga memudahkan untuk melakukan perhitungan ketebalan tiap mineral dan juga melakukan perhitungan volume.Dalam ilmu geofisika pengetahuan dasar tentang sifat kelistrikan suatu batuan menjadi penting. Hal ini menjadi penting karena berkaitan dengan metode pengukuran bawah permukaan untuk mengetahui sifat kelistrikan suatu formasi atau anomali bawah permukaan. Metode ini dikenal dengan nama geolistrik atau kelistrikan bumi. Sehingga dapat kita ketahui bersama bahwa aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.Konduksi secara elektronik. Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik di alirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga di pengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang di lewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas (tahanan jenis) yang menunjukkan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan maka semakin sulit bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya. Resistivitas memiliki pengertian yang berbeda dengan resistansi (hambatan), dimana resistansi tidak hanya bergantung pada bahan tetapi juga bergantung pada faktor geometri atau bentuk bahan tersebut, sedangkan resistivitas tidak bergantung pada faktor geometri. Jika di tinjau suatu silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat di rumuskan:Di mana secara fisis rumus tersebut dapat di artikan jika panjang silinder konduktor (L) dinaikkan, maka resistansi akan meningkat, dan apabila diameter silinder konduktor diturunkan yang berarti luas penampang (A) berkurang maka resistansi juga meningkat. Di mana adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam m. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistivitas R dirumuskan :Sehingga didapatkan nilai resistivitas ()namun banyak orang lebih sering menggunakan sifat konduktivitas () batuan yang merupakan kebalikan dari resistivitas () dengan satuan mhos/m.Di mana J adalah rapat arus (ampere/m 2 ) dan E adalah medan listrik (volt/m).Konduksi secara elektrolitik. Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk dan memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan biasanya bersifat porus dan memiliki pori-pori yang terisi oleh fluida, terutama air. Akibatnya batuan-batuan tersebut menjadi konduktor elektrolitik, di mana konduksi arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan resistivitas batuan porus bergantung pada volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan bertambah banyak, dan sebaliknya resistivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang. Menurut rumus Archie:di mana e adalah resistivitas batuan, adalah porositas, S adalah fraksi pori-pori yang berisi air, dan w adalah resistivitas air. Sedangkan a, m, dan n adalah konstanta. m disebut juga faktor sementasi. Untuk nilai n yang sama, schlumberger menyarankan n = 2.Konduksi secara dielektrik. Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuan atau mineral tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Elektron dalam batuan berpindah dan berkumpul terpisah dalam inti karena adanya pengaruh medan listrik di luar, sehingga terjadi poliarisasi. Peristiwa ini tergantung pada konduksi dielektrik batuan yang bersangkutan, contoh : mika.

Dengan memanfaatkan nilai tahanan jenis ini maka aplikasi metoda geolistrik telah digunakan pada berbagai bidang ilmu yaitu :1. Regional Geology untuk mengetahui struktur, stratigrafi dan sedimentasi.2. Hidrogeologi/Geohidrologi untuk mengetahui muka air tanah, akuifer, stratigrafi , intrusi air laut.3. Geologi Teknik untuk mengetahui struktur, startigrafi, permeabilitas dan porositas batuan, batuan dasar , pondasi , kontruksi bangunan teknis.4. Pertambangan untuk mengetahui endapan plaser, stratigrafi, struktur, penyebaran endapan mineral.5. Archeology untuk mengetahui dasar candi, candi terpendam, tanah galian lama.6. Panas bumi (geothermal) mengetahui kedalaman, penyebaran, low resistivity daerah panas bumi.7. Minyak untuk mengetahui struktur, minyak, air dan kontak air dan minyak serta porositas , water content (well logging geophysic).Metoda ini menggunakan medan potensial listrik bawah permukaan sebagai objek pengamatan utamanya. Kontras resistivity yang ada pada batuan akan mengubah potensial listrik bawah permukaan tersebut sehingga bisa kita dapatkan suatu bentuk anomali dari daerah yang kita amati.Dalam metoda geolistrik terdapat beberapa spesifikasi yaitu :a. Self potensial(SP) > Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang terdapat di alam.b. Induced potential(IP) > Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang kita induksikan sendiri kedalam tanah.Teori utama dalam metoda resistivity sesuai dengan hokum Ohm yaitu arus yang mengalir (I) pada suatu medium sebanding dengan voltage (V) yang terukur dan berbanding terbalik dengan resistansi (R) mdium, atau dapat dirumuskan sebagai berikut :V = I.RDimana R (Resistansi) sebanding dengan panjang medium yang dialiri (x), dan berbanding terbalik dengan luas bidang (A), yang sesuai dengan rumus :R = x/AUntuk mendapatkan pengukuran resistivity yang menghasilkan harga resistivitas semu app(apparent resistivity) dirumuskan oleh :app= Karray. V / IDalam pelaksanaan survey dikenal beberapa metoda pengambilan data sesuai dengan peletakan eloktroda yang dilakukan. Hal ini berpengaruh terhadap faktor geometri peneletian resistivity yang kita lakukan. Adapun aturan/metoda tersebut antara lain :1. Metoda Wenner2. Metoda Gradien3. Metoda Schlumberger4. Metoda Dipole-dipole5. Metoda Pole-dipole

Setiap metode mempunyai Keunggulan dan Kekurangan , keunggulan dan kekurangan metode geolistrik adalah sebagai berikutTabel Kelebihan dan Kekurangan Metode Geolistrik dengan Metode Geofisika lainyaKelebihan Kekurangan

Harga peralatan murahTidak efektif untuk pemakaian di kawasan karst

Biaya survei relatif murahUntuk mendeteksi air tidak bisa diketahui berapa jumlah volume pasti air tersebut

Peralatan relatif kecil dan ringanTidak bisa membedakan air mengalir dan yang statis

Waktu yang dibutuhkan relatif cepat, bisa mendapatkan 4 titik dalam sehariTidak bisa menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bum

B. Sifat Kelistrikan Batuan dan MineralAliran konduksi arus listrik didalam batuan/mineral digolongkan atas tiga macam yaitu konduksi dielektrik, konduksi elektrolitik, dan konduksi elektronik. Konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik (terjadi polarisasi muatan bahan saat bahan dialiri listrik). Konduksi elektrolitik terjadi jika batuan/mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi cairan-cairan elektrolitik. Pada kondisi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolitik. Kondisi elektronik terjadi jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/mineral oleh elektron bebas.Berdasarkan harga tahanan jenis () listriknya batuan/mineral digolongkan menjadi tiga yaitu :1. Konduktor baik: 10-8< < 1 m2. Konduktor buruk: 1 < < 107 m3. Isolator: > 107 mMetode-metode geofisikaSecara praktis, metode yang umum digunakan di dalam geofisika tampak seperti tabel di bawah ini:MetodeParameter yang diukurSifat-sifat fisika yang terlibat

SeismikWaktu tibagelombang seismikpantul atau bias, amplitudo dan frekuensigelombang seismikDensitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik

GravitasiVariasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbedaDensitas

MagnetikVariasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbedaSuseptibilitas atau remanen magnetik

ResistivitasHarga resistansi dari bumiKonduktivitas listrik

Polarisasi terinduksiTegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensiKapasitansi listrik

Potensial diriPotensial listrikKonduktivitas listrik

ElektromagnetikRespon terhadap radiasi elektromagnetikKonduktivitas atau Induktansi listrik

RadarWaktu tiba perambatan gelombang radarKonstanta dielektrik

Metode resistivitas adalah salah satu metode geofisika sudah banyak digunakan dalam investigasi air tanah. Resistivitas merupakan metode cepat, murah, tidak merusak lingkungan dan terbukti memberikan hasil yang menjanjikan dalam studi daerah karst (Mitrofan, 2008). Metode ini mampu mendefinisikan tipe akuifer, kedalaman, ketebalan dan lokasinya (Lashkaripour, 2003).Penggunaan metode resistivitas dengan berbagai konfigurasinya mampu mendeteksi keberadaan air bawah tanah pada daerah karst hingga kedalaman 350m. Salah satu konfigurasi yang dikenal adalah konfigurasi Wenner. Metode resistivitas akan lebih baik apabila dikombinasikan dengan metode lainnya, sehingga tujuan untuk mendeteksi keberadaan, geometri dan volume kantung- kantung air tersebut dapat tercapai.